Очистка газов в фильтрах

В основе работы пористых фильтров лежит процесс фильтрации газов через пористую перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь нее.

Фильтрующие перегородки состоят из волокнистых или зернистых элементов и условно подразделяются на следующие типы:

1 - гибкие пористые перегородки (тканевые материалы из природных, синтетических или минеральных волокон; нетканые волокнистые материалы - войлоки, иглопробивные материалы, бумага, картон; ячеистые листы - пенополиуретан, ячеистая резина);

2 - полужесткие пористые перегородки (слои волокон, стружка, вязаные сетки, расположенные на опорных устройствах или зажатые между ними);

3 - жесткие пористые перегородки (зернистые материалы - пористая керамика или пластмасса, спеченые или спрессованные порошки металлов, пористые стекла; волокнистые материалы - сформированные слои из стеклянных или металлических волокон; металлические сетки и перфорированные листы).

В зависимости от назначения, а также величины входной и выходной концентрации загрязнений фильтры условно разделяют на 3 класса:

1 - фильтры тонкой очистки (высокоэффективные или абсолютные фильтры) - предназначены для улавливания субмикронных частиц с очень высокой эффективностью (более 99%) из промышленных газов с низкой входной концентрацией (менее 1 мг/м³) и скоростью фильтрования менее 10 см/с. Фильтры применяются для улавливания особо токсичных веществ. Они не подвергаются регенерации.

2 - воздушные фильтры - используются в системах приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. Работают при концентрации пыли не менее 50 мг/м³, при высокой скорости фильтрации - до 3 м/с. Фильтры могут быть нерегенерируемыми и регенерируемыми.

3 - промышленные фильтры - тканевые, волокнистые, зернистые - применяются для очистки промышленных газов с концентрацией загрязнений до 60 г/м³. Фильтры как регенерируются, так и не регенерируются.

Рассмотрим подробнее конструкции фильтров 3 класса - промышленных фильтров.

Наибольшее распространение имеют тканевые фильтры, например, рукавные фильтры (рис. 41).

Корпус фильтра представляет собой металлический шкаф, разделенный вертикальными перегородками на секции, в каждой из которых размещена группа фильтрующих рукавов. Верхние концы рукавов заглушены и подвешены к раме, соединенной с встряхивающим механизмом. Внизу имеется бункер для пыли со шнеком для ее выгрузки. Встряхивание рукавов в каждой секции производится поочередно.

Различают рукавные фильтры всасывающего и напорного типов. В качестве фильтрующих применяют материалы двух типов: обычные ткани и войлоки.

К тканям предъявляются следующие основные требования:

§ высокая пылеемкость и механическая прочность;

§ способность сохранять оптимальную воздухопроницаемость.

1 - корпус 2

2 - встряхивающее устройство 1

3 - рукав 3

4 – распределительная решетка 4

Рис. 41. Конструкция рукавного фильтра

Фильтрующий элемент волокнистых фильтров состоит из одного или нескольких слоев, в которых однородно распределены волокна. Это фильтры объемного действия, т.к. они рассчитаны на улавливание и накопление частиц по всей глубине слоя. Для фильтров используются естественные или искусственные волокна толщиной от 0,01 до 100 мкм.

Толщина фильтрующих сред - от десятых долей миллиметра (бумага) до 2 м (многослойные глубокие насадочные фильтры долговременного использования).

Из сухих промышленных волокнистых фильтров можно выделить:

а) тонковолокнистые фильтры;

б) глубокие фильтры;

в) предфильтры.

Тонковолокнистые фильтры применяются для улавливания высокодисперсных аэрозолей с эффективностью не менее 99%. Скорость фильтрации 0,01...0,1 м/с. Сопротивление чистых фильтров 200...300 Па, забитых пылью фильтров - до 1500 Па. Регенерацию после забивания пылью не осуществляют.

Глубокие фильтры - многослойные. Они используются для очистки вентиляционного воздуха и технологического газа от радиоактивных частиц. Фильтры рассчитаны на работу в течение 10-20 лет. После этого их захороняют с цементированием.

Предфильтры (фильтры грубой очистки) предназначены для снижения начальной концентрации частиц перед фильтрами тонкой очистки.

Существуют также мокрые промышленные волокнистые фильтры: сеточные, самоочищающиеся, с периодическим или непрерывным орошением.

Зернистые фильтры применяются для очистки газов реже, чем волокнистые фильтры. Достоинства зернистых фильтров:

а) доступность материала;

б) возможность работы при высоких температурах и в условиях агрессивной среды;

в) возможность выдерживать большие механические нагрузки и перепады давлений, резкие изменения температуры.

Различают насадочные и жесткие зернистые фильтры.

Насадочные (насыпные) фильтры включают в себя улавливающие элементы, не связанные друг с другом. В качестве насадки в них используется песок, галька, шлак, дробленые горные породы, кокс и другие материалы. Высота слоя на сетках фильтра 0,1...0,15 м.

В жестких зернистых фильтрах зерна прочно связаны друг с другом в результате спекания, прессования или склеивания. При этом они образуют прочную неподвижную систему. К материалам, используемым в жестких зернистых фильтрах, относятся: пористая керамика, пористые металлы, пористые пластмассы.